LTP-3862JF LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Gelb-Orange - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTP-3862JF ist ein zweistelliges, 17-Segment alphanumerisches Leuchtdioden (LED)-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, klare, gut sichtbare numerische und begrenzte alphabetische Zeichenausgaben in elektronischen Geräten bereitzustellen. Die Kerntechnologie basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial, das speziell für die Lichtemission im gelb-orangen Wellenlängenbereich entwickelt wurde. Dieses Bauteil wird als Multiplex-Common-Anode-Anzeige kategorisiert, was bedeutet, dass die Anoden jeder Ziffer intern miteinander verbunden sind, um die Ansteuerschaltung bei Verwendung von Zeitmultiplexverfahren zu vereinfachen.

Die Anzeige verfügt über eine schwarze Front mit weißen Segmentumrissen, was den Kontrast und die Lesbarkeit durch Minimierung von reflektiertem Umgebungslicht aus den nicht beleuchteten Bereichen erheblich verbessert. Die Zeichenhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm) bietet einen guten Kompromiss zwischen ausreichender Größe für klare Sichtbarkeit auf mittlere Entfernung und Kompaktheit für die Integration in platzbeschränkte Bedienfelder und Instrumente.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die optische Leistung wird unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C definiert. Der Schlüsselparameter, die durchschnittliche Lichtstärke (I_V), ist mit einem Minimum von 320 µcd, einem typischen Wert von 800 µcd und keinem angegebenen Maximum spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA betrieben wird. Dies zeigt eine helle Ausgabe, die für Innenräume und viele gut beleuchtete Umgebungen geeignet ist. Das Lichtstärkeverhältnis zwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was eine gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Anzeige für ein konsistentes Erscheinungsbild gewährleistet.

Die spektralen Eigenschaften sind im gelb-orangen Bereich zentriert. Die Spitzenemissionswellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 611 nm, während die dominante Wellenlänge (λ_d) typischerweise 605 nm beträgt, gemessen bei I_F=20mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 17 nm und beschreibt die schmale Bandbreite des emittierten Lichts, was charakteristisch für die AlInGaP-Technologie ist und zu einer gesättigten, reinen Farbe beiträgt.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Der Dauer-Durchlassstrom pro Segment ist mit 25 mA bewertet, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C über 25°C. Dieses Derating ist entscheidend für das thermische Management, da das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur die Leistung und Lebensdauer beeinträchtigen kann. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Segment für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite) ist mit 60 mA höher, was eine kurze Übersteuerung ermöglicht, um in Multiplex-Anwendungen eine höhere Spitzenhelligkeit zu erreichen.

Die Verlustleistung pro Segment ist auf 70 mW begrenzt. Die Durchlassspannung pro Segment (V_F) liegt im Bereich von 2,0V (min) bis 2,6V (max) bei I_F=20mA. Entwickler müssen diesen Spannungsabfall bei der Berechnung der Werte der seriellen strombegrenzenden Widerstände berücksichtigen. Die Sperrspannungsfestigkeit ist mit bescheidenen 5V angegeben, was die Notwendigkeit eines ordnungsgemäßen Schaltungsdesigns zur Vermeidung versehentlicher Sperrvorspannung hervorhebt. Der Sperrstrom (I_R) ist mit maximal 100 µA bei V_R=5V spezifiziert.

3. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil entspricht einem Standard-Gehäuse für zweistellige 17-Segment-LED-Anzeigen. Die bereitgestellte Maßzeichnung gibt das genaue physikalische Layout an, einschließlich Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie den genauen Abstand und Durchmesser der 20 Pins. Alle Maße sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Die Pinbelegung ist in einer einzelnen Reihe entlang der Unterkante des Gehäuses angeordnet. Die Auflageebene und die empfohlene Lötpad-Geometrie sind ebenfalls typischerweise angegeben, um das PCB-Layout für eine zuverlässige mechanische Befestigung und Lötung zu leiten.

3.1 Pin-Verbindung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat 20 Pins. Das interne Schaltbild zeigt eine Multiplex-Common-Anode-Konfiguration. Pin 4 ist die gemeinsame Anode für Ziffer 1, und Pin 10 ist die gemeinsame Anode für Ziffer 2. Alle anderen Pins (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) sind mit den Kathoden spezifischer Segmente verbunden (bezeichnet mit A bis U, DP und andere gemäß der Segmentbenennungskonvention). Pin 14 ist als \"No Connection\" (N/C) gekennzeichnet. Diese Pinbelegung ist für das Design der korrekten Treiberschaltung wesentlich, die nacheinander die gemeinsame Anode jeder Ziffer versorgen muss, während sie Strom durch die entsprechenden Segment-Kathoden-Pins zieht, um das gewünschte Zeichen zu bilden.

4. Analyse der Leistungskurven

Typische Leistungskurven veranschaulichen grafisch die Beziehung zwischen Schlüsselparametern unter variierenden Bedingungen. Während spezifische Kurven referenziert werden, umfassen sie im Allgemeinen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt, wie V_Fmit I_Fzunimmt. Sie ist entscheidend für die Bestimmung des Arbeitspunkts und des Werts des strombegrenzenden Widerstands, der erforderlich ist, um einen gewünschten Helligkeitsgrad zu erreichen, ohne den maximalen Stromwert zu überschreiten.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt die relative Lichtausgabe als Funktion des Treiberstroms. Sie ist typischerweise sublinear, was bedeutet, dass der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) bei sehr hohen Strömen abnehmen kann.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt das Derating der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur. Für AlInGaP-LEDs nimmt die Lichtstärke im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab, was in Designs für Hochtemperaturumgebungen berücksichtigt werden muss.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das charakteristische Maximum nahe 611 nm und die schmale Halbwertsbreite zeigt.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert kritische Lötparameter, um thermische Schäden an den LED-Chips und dem Epoxid-Gehäuse zu verhindern. Die maximal zulässige Löttemperatur ist als 260°C definiert, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Bauteils. Die Expositionszeit bei dieser Temperatur darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Diese Parameter entsprechen typischen Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprofilen. Es ist zwingend erforderlich, diese Richtlinien einzuhalten, um Beeinträchtigungen der internen Bonddrähte, eine Verschlechterung des Epoxidmaterials oder thermische Spannungen zu vermeiden, die zu vorzeitigem Ausfall führen könnten. Richtige Lagerbedingungen sind ebenfalls impliziert, typischerweise in einer trockenen, antistatischen Umgebung, um Feuchtigkeitsaufnahme und elektrostatische Entladungsschäden zu verhindern.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich gut für Anwendungen, die kompakte, stromsparende numerische Anzeigen erfordern. Häufige Verwendungen umfassen:

• Test- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler).
• Unterhaltungselektronik (Audioverstärker, Radiowecker, Gerätedisplays).
• Industrielle Steuerpulte (Prozessanzeigen, Timer-Displays).
• Automotive Nachrüstgeräte (Spannungsmonitore, einfache Anzeigen).

Die gelb-orange Farbe bietet im Vergleich zu einigen anderen Farben eine hervorragende Sichtbarkeit und geringere Augenbelastung unter verschiedenen Lichtverhältnissen.

6.2 Design- und Treiberschaltungsüberlegungen

Das Design mit der LTP-3862JF erfordert Aufmerksamkeit in mehreren Schlüsselbereichen:

1. Strombegrenzung:Externe Widerstände sind für jede Segmentkathode oder Ziffernanode (abhängig von der Treibertopologie) zwingend erforderlich, um den Betriebsstrom einzustellen. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_VERSORGUNG- V_F- V_{TREIBER_SÄTTIGUNG}) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design die maximale V_Faus dem Datenblatt.
2. Multiplex-Treiber:Um 34 Segmente (17 pro Ziffer x 2) mit nur 20 Pins zu steuern, wird ein Multiplex-Treiberschema verwendet. Dies erfordert einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Display-Treiber-IC, der in der Lage ist, ausreichend Strom zu liefern/abzuleiten und das korrekte Multiplex-Timing bereitzustellen. Der Treiber muss zwischen der Aktivierung von Ziffer 1 und Ziffer 2 mit einer Frequenz zyklieren, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).
3. Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass die durchschnittliche Verlustleistung pro Segment, insbesondere bei Betrieb mit höheren Strömen oder in hohen Umgebungstemperaturen, den Nennwert von 70 mW nicht überschreitet. Ausreichende PCB-Kupferfläche oder Belüftung kann erforderlich sein.
4. Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber die Montageposition auf dem Frontpanel sollte so gewählt werden, dass der optimale Betrachtungskegel mit der typischen Blicklinie des Benutzers ausgerichtet ist.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale der LTP-3862JF ergeben sich aus ihrem AlInGaP-Materialsystem und dem spezifischen Gehäusedesign.

• vs. Traditionelle GaAsP- oder GaP-LEDs:Die AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität, was zu einer helleren, konsistenteren Ausgabe führt. Die gelb-orange Farbe von AlInGaP ist im Vergleich zu älteren Technologien auch gesättigter und reiner.
• vs. Standard rote LEDs:Die gelb-orange Emission bietet in vielen Umgebungen eine überlegene Sehschärfe und Lesbarkeit und kann für bestimmte ästhetische oder funktionale Anforderungen bevorzugt werden.
• vs. Größere oder kleinere Displays:Die Zeichenhöhe von 0,3 Zoll positioniert sie zwischen kleineren, dichteren Anzeigen und größeren Anzeigen für die Betrachtung aus größerer Entfernung. Es ist eine gängige Größe für Tisch- und tragbare Instrumente.
• vs. Common-Cathode-Konfigurationen:Die Common-Anode-Konfiguration wird oft bevorzugt, wenn sie mit Mikrocontroller-Ports verbunden wird, die als Stromsenken (aktiv-low-Treiber) konfiguriert sind, was eine gängige Einrichtung ist.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige mit einem konstanten Gleichstrom ohne Multiplexing betreiben?

A: Ja, aber es ist ineffizient in Bezug auf die Pin-Nutzung. Sie müssten alle Segmentkathoden für beide Ziffern unabhängig verbinden, was viel mehr I/O-Leitungen erfordert. Multiplexing ist die Standard- und empfohlene Methode.

F: Was ist der Zweck der Spezifikation \"Lichtstärkeverhältnis\"?

A: Sie garantiert, dass der Helligkeitsunterschied zwischen dem dunkelsten und hellsten Segment auf derselben Anzeige ein Verhältnis von 2:1 nicht überschreitet. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit und verhindert, dass einige Segmente merklich dunkler erscheinen als andere.

F: Der Spitzen-Durchlassstrom beträgt 60mA, aber der Dauerstrom nur 25mA. Kann ich 60mA kontinuierlich verwenden?

A: Auf keinen Fall. Der 60mA-Wert gilt für sehr kurze Pulse (0,1ms) bei einem niedrigen Tastverhältnis (10%). Das Überschreiten des Dauerstromwerts führt zu übermäßiger Erwärmung, was zu schnellem Helligkeitsverlust und potenziellem katastrophalem Ausfall führt.

F: Wie berechne ich den benötigten strombegrenzenden Widerstand für ein Multiplex-Design?

A: In einem Multiplex-Design mit einem Tastverhältnis von 1/2 (für zwei Ziffern) würden Sie, um einen effektiven Durchschnittsstrom von I_{F_avg}zu erreichen, typischerweise den Spitzenstrom während des aktiven Zeitfensters auf 2 * I_{F_avg}einstellen. Dann berechnen Sie den Widerstand mit dem Spitzenstrom und der Versorgungsspannung. Zum Beispiel, für einen Ziel-Durchschnitt von 10mA pro Segment, verwenden Sie einen Spitzenwert von 20mA in der Berechnung: R = (V_CC- V_F) / 0,020A.

9. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Design einer einfachen zweistelligen Voltmeter-Anzeige.

Ein Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) misst eine Spannung (0-99V skaliert auf 0-5V). Die Firmware wandelt den digitalen Wert in zwei Dezimalziffern um. Unter Verwendung einer Multiplex-Routine führt der Mikrocontroller folgende Schritte aus:

1. Aktiviert die gemeinsame Anode für Ziffer 1 (setzt den Pin auf High oder schaltet ihn über einen Transistor an V_CCan).
2. Legt das entsprechende Muster auf den Segmentkathodenleitungen fest (zieht Strom auf Masse), um die \"Zehner\"-Ziffer anzuzeigen.
3. Hält diesen Zustand für eine kurze Zeit (z.B. 5ms).
4. Deaktiviert Ziffer 1 und aktiviert die gemeinsame Anode für Ziffer 2.
5. Legt das Segmentmuster für die \"Einer\"-Ziffer (und optional den Dezimalpunkt, Pin 5) fest.
6. Hält für 5ms, dann wiederholt den Zyklus. Die Gesamtperiode von 10ms ergibt eine Bildwiederholfrequenz von 100 Hz, die Flackern eliminiert.

Strombegrenzungswiderstände werden in Reihe mit jeder Segmentkathodenleitung platziert. Die Stromversorgung muss geregelt sein, um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten.

10. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTP-3862JF arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Material ist AlInGaP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die interne Potenzialdifferenz des Übergangs (ca. 2,0-2,6V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich über den Übergang injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, die in diesem Fall im gelb-orangen Bereich (605-611 nm) liegt. Jedes Segment der Anzeige enthält einen oder mehrere dieser winzigen LED-Chips. Die schwarze Front absorbiert Streulicht, während die weißen Segmentumrisse helfen, das emittierte Licht gleichmäßig über die Segmentfläche zu verteilen.

11. Technologietrends und Kontext

Während neuere Displaytechnologien wie organische LEDs (OLEDs) und hochauflösende Punktmatrix-LCDs in der Unterhaltungselektronik vorherrschen, bleiben diskrete LED-Segmentanzeigen wie die LTP-3862JF in spezifischen industriellen, automotive und Instrumentierungsnischen hochrelevant. Ihre Vorteile umfassen extreme Zuverlässigkeit, einen weiten Betriebstemperaturbereich, hohe Helligkeit, niedrige Kosten für einfache numerische Anzeigen und einfache Schnittstellen. Der Trend in diesem Segment geht zu Materialien mit höherer Effizienz (wie verbessertes AlInGaP und InGaN für andere Farben), niedrigeren Betriebsspannungen und potenziell integrierter Treiberschaltung im Gehäuse. Die grundlegenden Design- und Multiplex-Prinzipien bleiben jedoch stabil und weitgehend verstanden, was die Langlebigkeit solcher Komponenten in technischen Designbibliotheken sicherstellt.